Cómo funciona un móvil: táctil, batería, sensores, 5G

Dentro de la pastilla

Imagina levantar el cristal de un móvil. Bajo la pantalla táctil hay un fino sándwich de capas. La batería ocupa más sitio que nada, a menudo la mitad del grosor. La placa base lleva el sistema en un chip, que reúne el procesador, los gráficos y el módem, además de la memoria. Alrededor hay varias cámaras, un altavoz, un micrófono, un motor de vibración y antenas escondidas en el borde metálico. La animación desmonta el móvil para que cada pieza flote a su propia altura. La primera llamada con un teléfono móvil de mano la hizo el 3 de abril de 1973 Martin Cooper, de Motorola, con un aparato que pesaba más de un kilo.

Tocar es electricidad

Bajo el cristal hay una rejilla de filas y columnas hecha de un conductor transparente, normalmente óxido de indio y estaño. Cada cruce almacena una pequeña carga eléctrica, como un condensador diminuto. La piel conduce la electricidad, así que la yema de un dedo cerca del cristal roba un poco de esa carga y la capacidad del cruce baja. Un controlador recorre toda la rejilla entre 60 y 240 veces por segundo y anota qué cruces han cambiado. Por eso la pantalla del teléfono responde a un dedo desnudo pero ignora un lápiz de madera, y por eso los guantes normales no funcionan.

¿Dónde está exactamente el dedo?

Cambian varios cruces a la vez, el que más el que está bajo el centro de la yema. El controlador compara los valores de los cruces vecinos y calcula el centro del toque con una precisión mucho más fina que la separación de la rejilla, aunque una yema mida unos 8 a 10 mm de ancho. Si tocas con dos dedos aparecen dos manchas separadas, y así funciona el gesto de pellizcar para ampliar. Los teléfonos con estas pantallas multitáctiles llegaron al gran público en 2007. En la animación una yema se posa sobre el cristal y los cruces bajo ella se iluminan.

Iones que van y vienen

Dentro de una celda de iones de litio hay dos electrodos enfrentados: grafito en el lado negativo y un óxido metálico de litio en el positivo, separados por un electrolito líquido. Cargar empuja los iones de litio hacia las capas del grafito, como coches a un aparcamiento de varias plantas. Mientras usas el móvil regresan, y los electrones, que no pueden cruzar el electrolito, pasan por tu teléfono. Stanley Whittingham, John Goodenough y Akira Yoshino dieron los pasos clave entre los años setenta y 1985, y en 2019 compartieron el Premio Nobel de Química.

¿Cuánto durará?

La etiqueta de una batería dice 4.500 mAh a 3,85 V. La energía es 4,5 Ah × 3,85 V ≈ 17,3 Wh. Si el móvil consume 1,5 W de media, funciona 17,3 / 1,5 ≈ 11,5 horas. Un brillo alto, un juego o una señal débil aumentan la potencia, mientras que en reposo baja a una fracción de vatio. El calor daña las celdas de iones de litio más que ninguna otra cosa, así que un móvil no debe quedarse en un coche caliente. Las celdas de iones de litio se vendieron por primera vez en 1991, y ninguna batería de uso cotidiano las ha sustituido todavía.

¿Hacia dónde está abajo?

Un acelerómetro es una masa microscópica sobre muelles de silicio grabados en un chip. Cuando el móvil se mueve o se inclina, la masa se desplaza y cambia una capacidad. En reposo siente la gravedad: tumbado, el eje z marca unos 9,81 m/s², es decir, 1 g. Inclina el móvil 30 grados y z baja a 9,81 × cos 30° ≈ 8,5, mientras que x sube a 9,81 × sen 30° ≈ 4,9. Con esos números el móvil conoce la inclinación y gira la imagen. Un giroscopio añade con qué rapidez giras, y un magnetómetro nota el campo terrestre, de unos 25 a 65 microtesla, y hace de brújula. Inclina el teléfono en el laboratorio y observa las lecturas.

Unas palabras con la antena

Una red móvil es un panal de celdas. Una antena cubre unos cientos de metros en una ciudad y varios kilómetros en campo abierto. El teléfono y la antena intercambian ondas de radio, de la misma familia que la luz pero con ondas mucho más largas: de unos 700 MHz a unos pocos GHz para el 4G y la mayor parte del 5G, y por encima de 24 GHz para el 5G de corto alcance. La radio viaja a la velocidad de la luz, así que 3 km tardan 3 / 300.000 s = 10 microsegundos. Descargar 1 GB, que son 8 gigabits, a 200 Mbit/s lleva 40 segundos. Al moverte, el teléfono pasa de una antena a otra sin cortar la llamada.

El teléfono móvil